아주대학교 의과대학 박용환 교수 연구팀이 만성 염증 질환의 원인으로 주목받고 있는 ‘NLRP3 인플라마좀’의 새로운 조절 기전을 밝혀내고, 이를 활용한 치료 가능성을 제시했다.
NLRP3 인플라마좀은 선천면역 반응에서 중요한 역할을 하는 단백질 복합체로, 활성화되면 염증성 사이토카인인 IL-1β와 IL-18을 분비한다. 이는 다양한 염증성 질환의 발생과 밀접한 관련이 있는 것으로 알려져 있다.
연구팀은 평상시 코필린-1(Cofilin-1)이 NLRP3와 결합해 인플라마좀의 과도한 활성화를 억제한다는 사실을 확인했다. 즉, 코필린-1이 일종의 ‘브레이크’ 역할을 한다는 것이다. 그러나 세포 내 활성산소(ROS)가 증가하면 코필린-1이 변형되면서 NLRP3에서 분리되고, 그 결과 인플라마좀이 활성화돼 염증성 사이토카인 분비가 증가하는 것으로 나타났다. 연구팀은 이러한 과정을 염증 반응을 켜고 끄는 ‘스위치’와 같은 작동 원리로 설명했다 (그림 1).
연구팀은 이러한 원리를 바탕으로 NLRP3와 결합하는 코필린-1의 핵심 부위를 찾아내고, 이를 모방한 펩타이드(단백질의 일부를 모방한 물질)를 개발했다. 이 펩타이드를 환자 유래 세포에 적용한 결과, 염증성 사이토카인인 IL-1β의 분비가 뚜렷하게 감소하는 것으로 나타났다. 이는 과도한 염증 반응을 조절할 수 있는 새로운 치료 방법의 가능성을 보여주는 결과다.
이번 연구는 염증 반응이 활성화되는 과정을 새롭게 밝혀냈을 뿐 아니라, 이를 활용한 치료 전략까지 제시했다는 점에서 의미가 있다.
연구팀은 향후 아주대학교에 구축될 오가노이드 기반 자동화 실험 시스템을 활용해 펩타이드 치료제 연구를 더욱 확장할 계획이다.
박용환 교수는 “앞으로 고도화된 스크리닝 플랫폼을 통해 펩타이드뿐 아니라 저분자 화합물 기반의 NLRP3 억제제를 발굴하고, 류마티스 관절염과 신경퇴행성 질환 등 다양한 염증성 질환 치료로의 적용 가능성을 넓혀 나갈 계획”이라고 밝혔다.
이번 연구는 미국 국립보건원(NIH)과의 공동연구로 수행됐으며, ‘Cofilin-1 is a Redox-Sensitive Guard of the NLRP3 Inflammasome(산화환원 감응성 단백질인 Cofilin-1에 의한 NLRP3 인플라마좀의 조절 기전 연구)’라는 제목으로 면역학 분야 세계적 학술지 Nature Immunology 3월호에 게재됐다.
